Peneliti Rutgers dan IBM Kembangkan Metode untuk Menstabilkan Komputer Kuantum Saat Beroperasi

Peneliti Rutgers University dan IBM berhasil menunjukkan metode baru untuk mengendalikan perilaku komputer kuantum ketika proses komputasi masih berlangsung. Penelitian yang diumumkan pada 9 Oktober 2026 ini memanfaatkan teknologi pengukuran dan pengaturan ulang qubit secara berulang untuk mengurangi perilaku kuantum yang tidak terkendali. Eksperimen tersebut dilakukan menggunakan prosesor IBM Quantum Heron dengan melibatkan hingga 100 qubit dalam rangkaian pengujian. Hasilnya menunjukkan bahwa sistem kuantum dapat diarahkan menuju kondisi yang lebih teratur melalui mekanisme umpan balik secara langsung. Temuan ini menjadi langkah penting menuju pengembangan komputer kuantum yang lebih stabil, andal, dan mampu menangani kesalahan selama beroperasi.

Kolaborasi Rutgers University dan IBM dalam Menstabilkan Sistem Kuantum

Pengembangan teknologi komputasi kuantum oleh Rutgers dan IBM menghadirkan pencapaian menarik dalam penelitian pengendalian perilaku perangkat kuantum. Kelompok penelitian tersebut menguji mekanisme kontrol kuantum selama perangkat beroperasi. Berkat sistem pengendalian ini, komponen informasi kuantum dapat dipantau serta direset ketika proses kuantum lainnya terus bekerja. Pencapaian eksperimental tersebut menunjukkan bahwa pengendalian tidak harus menunggu seluruh proses selesai. Bagi perkembangan teknologi, pendekatan semacam ini sangat penting karena kesalahan pada qubit berpotensi berkembang selama pemrosesan.

Hasil penelitian tersebut dilaporkan dalam publikasi akademik Nature Physics dengan kajian tentang transisi antara kondisi kacau dan teratur. Eksperimen tersebut menggabungkan keahlian para akademisi dan peneliti industri. Salah satu tokoh utama dalam penelitian adalah Jedediah Pixley dari Rutgers University dan Maika Takita dari IBM. Keduanya bersama tim penelitian mempelajari mekanisme pengaturan kondisi qubit. Hasilnya, perangkat menunjukkan bahwa pengukuran dan reset dapat mengendalikan dinamika kuantum. Kendati menjadi pencapaian penting, hasil eksperimen masih merupakan tahap menuju komputasi kuantum yang toleran terhadap kesalahan.

Tantangan Qubit dan Gangguan Lingkungan pada Komputasi Kuantum

Komputer kuantum bekerja menggunakan fenomena kuantum yang tidak digunakan secara langsung oleh komputer konvensional. Apabila perangkat komputasi biasa menggunakan bit dengan dua keadaan klasik, komputer kuantum menggunakan quantum bit atau qubit. Unit informasi tersebut mempunyai karakteristik memiliki kombinasi amplitudo dari keadaan dasar. Karakteristik kuantum ini memungkinkan pengembangan algoritma kuantum khusus. Di sisi lain, stabilitas keadaan qubit menghadapi berbagai tantangan fisik. Akibatnya, pengendalian qubit membutuhkan perangkat keras dan teknik yang sangat presisi.

Sumber kesalahan pada sistem kuantum muncul melalui beberapa mekanisme. Perubahan suhu, sinyal elektromagnetik yang tidak diinginkan, serta kesalahan dalam sinyal pengendali berpotensi mengganggu operasi qubit. Selain itu, variasi karakteristik fisik perangkat juga dapat memberikan pengaruh. Saat jumlah operasi kuantum terus meningkat, ketidakakuratan dapat berkembang sepanjang perhitungan. Masalah tersebut membuat ketepatan keluaran komputasi semakin menantang. Oleh sebab itu, metode pemantauan qubit memiliki peran penting dalam membangun perangkat kuantum berskala besar.

Cara Kerja Pengukuran dan Reset Qubit Saat Komputer Beroperasi

Metode yang diuji para peneliti menggunakan rangkaian pengukuran serta pemulihan kondisi qubit. Pada sistem yang dikembangkan, prosesor menjalankan operasi kuantum sambil melakukan pemeriksaan tertentu. Saat rangkaian melakukan reset pada qubit tertentu, qubit dikembalikan menuju keadaan acuan. Mekanisme pengendalian tersebut berfungsi membatasi dinamika yang tidak diinginkan. Perlu dipahami bahwa, pengaturan ulang qubit tidak sama dengan koreksi kesalahan kuantum lengkap. Batasan kemampuan ini membantu menempatkan penelitian sesuai pencapaiannya.

Masalah utama dalam eksperimen tersebut adalah mengatur ribuan operasi pengukuran dalam satu rangkaian komputasi. Data dalam sistem kuantum tidak memungkinkan penggandaan keadaan kuantum tak dikenal secara sempurna. Di samping keterbatasan penyalinan, pengukuran dapat mengubah keadaan qubit. Dengan mempertimbangkan sifat tersebut, sistem harus mengatur waktu operasi secara cermat. Pada eksperimen yang dilaksanakan, operasi kuantum, pengukuran, dan reset berhasil dijalankan ribuan kali. Keberhasilan pengendalian itu menjadi bukti kemajuan sistem kontrol kuantum untuk mengembangkan kendali kuantum dalam skala lebih besar.

Eksperimen IBM Quantum Heron Melibatkan Hingga 100 Qubit

Untuk membuktikan metode tersebut, eksperimen dilaksanakan melalui prosesor kuantum Heron milik IBM yang dilengkapi 156 unit qubit. Dalam rangkaian percobaan, eksperimen melibatkan susunan terhubung sampai 100 qubit. Pada tahapan berikutnya, prosesor diprogram menjalankan dua proses yang saling bersaing. Jenis operasi yang pertama menyebarkan informasi melalui interaksi qubit tetangga. Sementara itu, rangkaian menjalankan pemeriksaan serta pengembalian keadaan. Operasi yang memiliki efek berlawanan ini membantu menunjukkan keseimbangan antara kekacauan dan keteraturan.

Sepanjang eksperimen, tim menjalankan hampir 5.000 operasi dua qubit. Pada saat yang sama dalam rangkaian, operasi pengukuran dan reset dilaksanakan hampir lima ribu kali. Skala eksperimen tersebut menjadi salah satu demonstrasi terbesar untuk pendekatan ini. Para peneliti kemudian mengatur seberapa sering setiap jenis operasi dilakukan. Berkat perubahan keseimbangan operasi, peneliti memperoleh gambaran mengenai perubahan perilaku kolektif qubit. Hasilnya, muncul batas perubahan yang jelas antara dua kondisi.

Transisi Fase Menunjukkan Perubahan dari Kekacauan Menuju Keteraturan

Pencapaian ilmiah penting dalam penelitian adalah teramatinya transisi fase pada sistem kuantum. Apabila frekuensi operasi pencampuran lebih besar, kondisi kuantum sulit diarahkan menuju keadaan sederhana. Ketika keseimbangan operasi berubah, operasi pengaturan ulang yang dominan membantu membentuk keadaan lebih teratur. Pada perbandingan sekitar 50 banding 50, perubahan kecil dapat memicu peralihan besar. Fenomena tersebut dikenal sebagai transisi fase. Hasil pengamatan tersebut memperkuat penelitian mengenai kontrol perilaku kuantum.

Transisi fase umumnya mempunyai analogi sederhana berupa perubahan cairan menjadi padatan. Apabila lingkungan mengalami perubahan yang cukup, sifat keseluruhan sistem dapat berubah. Pada penelitian Rutgers dan IBM, parameter yang diubah adalah frekuensi operasi. Pengamatan yang diperoleh memperlihatkan hubungan erat antara eksperimen dan perhitungan ilmiah. Berdasarkan hasil yang dilaporkan, perubahan fase terlihat semakin jelas ketika sistem diperbesar. Temuan tersebut memberikan bukti perilaku kolektif yang melibatkan banyak qubit. Dengan demikian, pengembangan sistem umpan balik mendapatkan dukungan eksperimen.

Masa Depan Teknologi Komputasi Kuantum dengan Pengendalian Real-Time

Penelitian Rutgers University dan IBM memberikan kontribusi besar dalam pengembangan teknologi komputer kuantum. Berkat pemanfaatan pengukuran dan reset qubit secara berulang, kondisi kuantum dapat diarahkan menuju keteraturan. Pengujian dengan hingga 100 qubit menunjukkan potensi pengoperasian sistem pengendalian dalam skala lebih besar. Meski demikian, sistem yang diuji belum mampu menjamin seluruh perhitungan bebas kesalahan. Di masa depan, pendekatan pengukuran real-time dapat membantu pengembangan perangkat kuantum generasi berikutnya. Bagaimana pandangan Anda, seberapa besar manfaat komputer kuantum untuk pengembangan obat dan material? Ceritakan harapan Anda terhadap perkembangan teknologi kuantum agar pembahasan masa depan teknologi kuantum menjadi lebih bermanfaat.